JP2009224358A - 可撓性を有するプリント配線板および光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高周波信号を損失なく伝送することができ、電子部品を立体的に配置することが可能な可撓性を有するプリント配線板および光送受信モジュールを得る。
【解決手段】可撓性を有するプリント配線板においては、ヤング率が１０ＧＰａ以上で、かつ線膨張係数が１×１０^−５以下の絶縁性の材料からなる織布を心材として、その織布の両面に、比誘電率が４以下で、誘電正接が０．００５以下の絶縁性の高分子材料からなる基材が積層される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の電極間を接続する可撓性を有するプリント配線板、およびこのプリント配線板を備えたフレキシブルリジッド基板に光素子と電子部品が実装された光送受信モジュールに関する。

一般に、電子製品の小型化をはかるためには、筐体内の各電子部品を立体的に配置することが重要である。電子部品を所望の位置に立体的に配置するためには、各電子部品間を電気的に接続するプリント配線板が可撓性を有することが必要となる。従来の可撓性を有するプリント配線板は、フレキシブルプリント配線板、フレキシブル基板などと呼ばれ、絶縁層の基材として、ポリイミド、ポリエステルなどで構成されている。また、このフレキシブル基板を屈曲可能なフレキシブル部分として、硬質のリジッド配線基板とを連結したプリント配線板は、フレキシブルリジッドプリント配線板、フレックスリジッド基板などと呼ばれる。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００４−１９３４３３号公報 特開平７−１９３３７０号公報 特開平５−２４３７３８号公報

従来の可撓性を有するプリント配線板を光送受信モジュールに適用する場合、光素子と電子回路間をこの可撓性を有するプリント配線板上に形成した線路を通じて高周波信号伝送をすることになる。高周波信号を損失なく伝送するにはプリント配線板を構成する絶縁材料の比誘電率と誘電正接を小さくする必要があり、特に、誘電正接は比誘電率の２乗で効くため、より小さくすることが重要である。

ところが、従来の可撓性を有するプリント配線板を構成する絶縁材料のポリイミドは、比誘電率は３．５程度であるが、誘電正接が０.０１と大きいため、高周波信号伝送における損失が大きく、光送受信にノイズがのりやすいという問題点があった。

また、従来のフレキシブルリジッド基板はフレキシブル基板の両面からリジッド基板を貼り付けた構造であるので、リジッド基板内の各層を接続するビアは、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなるリジッド基板の絶縁層と、ポリイミドからなるフレキシブル基板の絶縁層を貫通する。この場合、リジッド基板の絶縁層とフレキシブル基板の絶縁層の熱膨張が異なるため、市場において温度差が繰り返しかかった時にビアの導体にクラックがはいり、信頼性が低下するという問題点があった。

また、従来、リジッド基板の絶縁層の基材として、比誘電率および誘電正接の小さい４弗化エチレン樹脂（以下、ポリテトラフルオロエチレンと記す。）に無機フィラーを含有させたものが用いられる例もあるが、フレキシブル基板の絶縁層の基材としては可撓性に乏しい。これを屈曲可能なフレキシブル基板とするためには、基板の厚さを非常に薄くする必要があるが、曲げ強度に乏しくなるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光送受信モジュールなどに適用する場合でも、高周波信号を損失なく伝送することが可能であり、フレキシブルリジッド基板のフレキシブル部分として用いても、そのはんだ接合部の接合信頼性を向上することが可能な可撓性を有するプリント配線板を提供することを目的とする。

本発明に係る可撓性を有するプリント配線板においては、絶縁性の材料からなる織布を心材として、この織布の両面に絶縁性の熱可塑性高分子材料からなる基材を積層したものである。

本発明によれば、フレキシブルリジッド基板のフレキシブル部分として用いた光送受信モジュールなどに適用する場合でも、損失の少ない高周波信号伝送が可能で、はんだ接合部の信頼性を向上することが可能な可撓性を有するプリント配線板を実現することができる。

実施の形態１．
実施の形態１について図面を参照して説明する。図１の（ａ）は実施の形態１における可撓性を有するプリント配線板を示す上面図であり、図１の（ｂ）はその線Ａ−Ａにおける断面図である。

図１において、可撓性を有するプリント配線板１の絶縁層２は、ヤング率が１０ＧＰａ以上の高剛性で、かつ線膨張係数が１×１０^−５以下の低熱膨張性の材料からなる織布２２を心材として、この織布２２の両面に比誘電率が４以下の低誘電率で、かつ誘電正接が０．００５以下の低誘電損失である絶縁性の高分子材料２１よりなる基材が積層されている。絶縁層２の両面上には、銅を含む回路パターン層３を備え、さらに回路パターン層３の上の一部分に保護膜として、レジスト２３が備えられている。レジスト２３のない回路パターン層３の露出部分で外部と電気的に接続するように構成されている。

低誘電率で、かつ低誘電損失である高分子材料２１としては、ポリテトラフルオロエチレン、ビスマレイミドトリアジン、液晶ポリマー、などが用いられる。また、高剛性で、かつ低熱膨張性の織布２２としては、ガラス繊維、アラミド繊維、などが用いられる。

可撓性を出すためには、織布２２は絶縁層２の断面方向の中央部に配置し、絶縁層２の断面方向の厚さを薄くする。例えば、厚さ０．１２ｍｍ以下にしておけば、曲率半径１．５ｍｍに曲げてもまったく問題はなかった。

このように構成された可撓性を有するプリント配線板１は、絶縁層２の基材として、ポリテトラフルオロエチレンなどの低誘電率で、かつ低誘電損失である高分子材料２１を用いているので、光送受信モジュールなどに適用する場合でも、損失の少ない高周波信号伝送が可能となる。また、ガラス繊維などの高剛性の織布２２を絶縁層２の断面方向の中央部に配置しているので、可撓性を出すために絶縁層２の断面方向の厚さを薄くしても、プリント配線板としての強度を損なうことなく、高信頼性の屈曲可能なフレキシブル基板を実現することができる。

なお、実施の形態１では、レジスト２３を可撓性を有するプリント配線板１の両面上に設けているが、このレジスト２３はなくてもよい。

実施の形態２．
図２は実施の形態２における可撓性を有するプリント配線板を用いたフレキシブルリジッド基板を示す断面図であり、図３はその製造方法の一例を示す断面フロー図である。図中、図１に示す実施の形態１と同一符号は同一または相当の構成を示す。

図２において、可撓性を有するプリント配線板１の両面の一部分に硬質のリジッド配線基板４を貼りつけて構成されたフレキシブルリジッド基板１１の構造を示す。可撓性を有するプリント配線板１のリジッド配線基板４に挟まれていない部分が屈曲可能なフレキシブル部分となる。リジッド配線基板４と可撓性を有するプリント配線板１のそれぞれの回路パターン層３１、３２を電気的に接続するために、貫通するビア７（スルーホールとも呼ばれる。）が設けられている。

このように構成された可撓性を有するプリント配線板１を用いたフレキシブルリジッド基板１１は、ガラス繊維などの高剛性で、かつ低熱膨張性の材料からなる織布２２を絶縁層２の断面方向の中央部に配置しているので、リジッド配線基板４の熱膨張係数との整合性をとることが可能となる。これにより、フレキシブルリジッド基板１１において、各部材の熱膨張の違いから発生する熱応力を小さくすることができるため、ビア７の導体にクラックが発生することはなくなり、高信頼性のフレキシブルリジッド基板１１を実現することができる。

なお、可撓性を有するプリント配線板１は、絶縁層２の基材として、低誘電率で、かつ低誘電損失である高分子材料２１を用いているので、実施の形態１とまったく同様の効果を得ることができることはいうまでもない。

また、リジッド配線基板４の絶縁層２ａを可撓性を有するプリント配線板１の絶縁層２と同じ材料で構成することも可能である。これにより、さらに熱膨張係数の整合性をとることができ、また、光送受信モジュールなどに適用する場合でも、さらに損失の少ない高周波信号伝送が可能となる。

以上のようなフレキシブルリジッド基板１１の製造方法の一例を図３に示す断面フロー図に従って説明する。
図３の（ａ）において、両面に銅８が張られている可撓性を有するプリント配線板１を準備する。
図３の（ｂ）において、可撓性を有するプリント配線板１にドリルまたはレーザー加工などにより、所定の位置に穴を空けて、両面の全面に銅めっき８１を形成する。

図３の（ｃ）において、感光性材料であるレジスト（図示せず。）を全面に形成した後、露光現像を行い、所定の位置にレジストを形成した後、塩化第二鉄水溶液等で露出している銅を溶解除去し、レジストを除去する。これにより、可撓性を有するプリント配線板１の表面に回路パターン３１とスルーホールとなるビア７１を形成する。
図３の（ｄ）において、可撓性を有するプリント配線板１の両面に接着剤５２により、カバーシート５１を接着して積層する。

図３の（ｅ）において、可撓性を有するプリント配線板１の両面の一部分に所定の形状に加工したプリプレグ６とリジッド配線基板４を配置して積層する。
図３の（ｆ）において、可撓性を有するプリント配線板１を挟んだリジッド配線基板４にドリルまたはレーザー加工などにより、所定の位置に穴を空けて、両面の全面に銅めっき（図示せず。）を形成する。さらに、感光性材料であるレジスト（図示せず。）を全面に形成した後、露光現像を行い、所定の位置にレジストを形成した後、塩化第二鉄水溶液等で露出している銅を溶解除去し、レジストを除去する。これにより、フレキシブルリジッド基板１１のリジッド配線基板４に回路パターン層３２と可撓性を有するプリント配線板１の回路パターン３１と電気的に接続するためのビア７が形成され、フレキシブルリジッド基板１１が完成する。

実施の形態３．
図４は実施の形態３における可撓性を有するプリント配線板を用いた光送受信モジュールを示す斜視図であり、図５はその可撓性を有するプリント配線板を用いたフレキシブルリジッド基板に光素子と電子部品が実装された光送受信モジュールを示す斜視図である。図中、図１ないし図３に示す実施の形態１または実施の形態２と同一符号は同一または相当の構成を示す。

図４において、光送受信モジュール９ａは、実施の形態１で示した可撓性を有するプリント配線板１により、光素子９１と電子部品９２がそれぞれ実装された配線板９３が電気的に接続されている。筐体９４の所定の位置に、光素子９１および、配線板９３を支持する支持台９５がそれぞれ立体的に配置されている。光素子９１と電子部品９２がそれぞれ実装された配線板９３は、可撓性を有するプリント配線板１を介して接続されているため、各部品を任意の位置に配置することができる。

なお、可撓性を有するプリント配線板１は、絶縁層の基材として、低誘電率で、かつ低誘電損失である高分子材料を用いているので、実施の形態１とまったく同様の効果を得ることができることはいうまでもなく、高性能の光送受信が可能となる光送受信モジュール９ａを実現することができる。

図５において、光送受信モジュール９ｂは、実施の形態２で示したフレキシブルリジッド基板１１を用いて、光素子９１と電子部品９２がそれぞれリジッド配線基板部分に実装されているので、同様に各部品を任意の位置に配置することができる。

なお、フレキシブルリジッド基板１１のフレキシブル部分は、実施の形態１で示した可撓性を有するプリント配線板１で構成されているため、実施の形態１とまったく同様の効果を得ることができることはいうまでもなく、さらに、実施の形態２とまったく同様の効果を得ることができることもいうまでもない。

実施の形態１における可撓性を有するプリント配線板を示す構成図である。 実施の形態２における可撓性を有するプリント配線板を用いたフレキシブルリジッド基板を示す断面図である。 実施の形態２における可撓性を有するプリント配線板を用いたフレキシブルリジッド基板の製造方法の一例を示す断面フロー図である。 実施の形態３における可撓性を有するプリント配線板を用いた光送受信モジュールを示す斜視図である。 実施の形態３における可撓性を有するプリント配線板を用いたフレキシブルリジッド基板に光素子と電子部品が実装された光送受信モジュールを示す斜視図である。

符号の説明

１ 可撓性を有するプリント配線板、
２、２ａ 絶縁層、
４ リジッド配線基板、
９ａ、９ｂ 光送受信モジュール、
１１ フレキシブルリジッド基板、
２１ 高分子材料、
２２ 織布、
９１ 光素子、
９２ 電子部品

Claims (7)

1. 絶縁性の材料からなる織布を心材として、
   前記織布の両面に絶縁性の熱可塑性高分子材料からなる基材を積層した可撓性を有するプリント配線板。
2. 前記高分子材料は、比誘電率が４以下で、誘電正接が０．００５以下の材料であることを特徴とする請求項１に記載の可撓性を有するプリント配線板。
3. 前記高分子材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ビスマレイミドトリアジン、液晶ポリマーのいずれかで構成されたことを特徴とする請求項２に記載の可撓性を有するプリント配線板。
4. 前記織布は、ヤング率が１０ＧＰａ以上で、かつ線膨張係数が１×１０^−５以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可撓性を有するプリント配線板。
5. 前記織布は、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれかで構成されたことを特徴とする請求項４に記載の可撓性を有するプリント配線板。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の前記可撓性を有するプリント配線板の両面の一部分にリジッド配線基板を備え、
   前記可撓性を有するプリント配線板をフレキシブル部分としたフレキシブルリジッド基板に光素子と電子部品を実装したことを特徴とする光送受信モジュール。
7. 前記フレキシブルリジッド基板は、第１のリジッド配線基板と、前記可撓性を有するプリント配線板を介して電気的に接続された第２のリジッド配線基板とで構成され、
   前記光素子は、第１のリジッド配線基板に実装され、
   前記電子部品は、第２のリジッド配線基板に実装されたことを特徴とする請求項６に記載の光送受信モジュール。

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